Control configurations (On/Off, Control Valves) Schematic

On-Off Valve (Shut-Off Valve), Control Valve 차이, 적합한 밸브 타입

On-Off Valve (Shut-Off Valve), Control Valve 차이, 적합한 밸브 타입

앞서 On-Off Valve와 Control valve에 대해 간략하게 알아보았습니다.
이번에는 실제 구성되는 Schemaitc과 함께 이해도를 높여 보겠습니다.

컨트롤 밸브(Control Valve)의 기본 구성 요소

컨트롤 밸브(Control Valve)의 기본 구성 요소

 

 

1. 컨트롤 밸브와 온오프 밸브의 동작 차이 간략 설명

• 온오프 밸브는 단순히 열고 닫기를 위한 밸브로 컨트롤 밸브의 전후단에 장착될 수 있으며, 리미트 스위치나 포지션 트랜스미터 등에 의해 DI, AI를 입력받아 솔레노이드 밸브에 의해 동작(DO) 된다.
• 컨트롤 밸브는 정밀하게 유량, 압력, 온도 등에 의해(AI) 제어되며, DCS로부터 받은 AO으로 제어가 수행되고 이 포지션을 유지하려는 특성을 갖고 있다.

그림1. 공압 악세서리 류

 

 

2. 온오프 밸브의 구성

기본적으로 Filter Regulator / Solenoid Valve / Limit Switch / 1oo1 System으로 구성된다.

 

그림2-1. 온오프 밸브 싱글액팅 기본 구성

그림2-2. 온오프 밸브 더블액팅 기본 구성

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• 에어필터 레귤레이터에서 공급압력을 액추에이터의 동작압력에 맞게 일정하게 조절해 주는 역할을 한다.(수분이나 더스트를 필터에 의해 걸러주는 역할도 수행)
• 솔레노이드 밸브는 DO (AC 100~240V, 50/60Hz, DC 24~110V)에 의해 Source를 받으며, 밸브 포지션을 확인하기 위해 리미트 스위치, 포지션 트랜스미터가 장착된다.

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여기서 밸브의 토크가 크다면 대형 액추에이터가 장착될 것이다. (동작에 필요한 Air Volume이 많이 소모 )
Filter Regulator / Solenoid Valve / Pilot  Valve / Limit Switch / 1oo1 System으로 구성

그림2-3. 온오프 밸브 싱글액팅 Large Torque 구성

 

그림2-4. 온오프 밸브 더블액팅 Large Torque 구성

 

• 위의 온오프 밸브 기본구성에서 솔레노이드 밸브와 액추에이터 사이에 파일럿 밸브가 추가되었다.
• 파일럿 밸브는 Air Operated Valve라고 칭하기도 한다.
• 솔레노이드 밸브의 작은 Cv로 액추에이터를 구동하기엔 속도가 느리고 응답성이 좋지 않기 때문에 솔레노이드 밸브와 액추에이터 사이에 파일럿 밸브가 추가된다.
• 또한 특정한 Fail Mode를 구현하기 위해서도 파일럿 밸브가 사용되며, 이때 락업밸브 등이 함께 사용된다.

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위의 파일럿 밸브의 추가 구성은 싱글액팅에서 빠른 Fail Mode로의 동작을 위해 적절하지 않다.
예를 들어 Fail Mode시 (Air가 배출되고 Spring에 의해 Return 됨) 5초의 빠른 동작이 요구된다고 가정하자.
이때 액추에이터 피스톤으로 들어갔던 Air가 급속배기가 되어야 한다.
파일럿 밸브와 같은 위치에 Quick Exhaust Valve(급속배기 밸브)를 설치하여 Spring에 의해 Return 되는 시간을 줄일 수 있다.
Filter Regulator / Solenoid Valve / Quick Exhaust Valve / Limit Switch / 1oo1 System으로 구성

 

그림2-5. 온오프 밸브 싱글액팅 Fast Shutdown 구성

 

• 급속배기 밸브는 액추에이터 Inlet Port와 최대한 가까운 위치에 설치하여 솔레노이드 밸브의 Source 차단 시 빠르게 배기시키는 기능을 하여 액추에이터가 빠르게 Return 될 수 있게 한다.

 

DCS에서 DI, DO, AI, AO은 무엇인가?

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LOOP Power, LOOP Check는 무언인가?

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3. 컨트롤 밸브의 구성

온오프 밸브의 기본구성과 추가 옵션에 따라 장착되는 액세서리들이 동일하게 장착되며, 제어를 위해 포지셔너가 장착된다.
포지셔너는 4~20mA를 사용하는 E/P Type과 3~15 psi 등을 사용하는 P/P 포지셔너로 구분된다.
동작 속도에 제한이 없거나 Small Torque가 요구되는 밸브에서는 온오프 밸브의 기본구성과 마찬가지로 에어필터 레귤레이터와 포지셔너 혹은 솔레노이드 밸브가 추가로 장착된다.
아래 그림 3의 구성은 기본 구성에서 볼륨부스터 밸브를 추가 장착한 구성이다.
Filter Regulator / Solenoid Valve / Volume Booster / Smart Positioner / Limit Switch / 1oo1 System
 

그림3. 컨트롤 밸브 싱글액팅 Smart Positioner 구성

 

• 볼륨부스터 밸브는 파일럿 밸브와 동일하게 액추에이터로 들어가는 Volume을 증폭시키는 역할을 한다.
• 다른 점은 파일럿 밸브 자체는 온오프로 동작되고, 볼륨부스터 밸브는 Signal 입력에 따라 정밀 제어가 가능하다.
• 위의 온오프 옵션에서처럼 다양한 제어포인트에 의해 여러 액세서리가 추가되므로, 기본적인 구성만 이해해도 더 이상 공압 밸브 구성이 어렵지 않게 될 것이다.

위의 액세서리들은 대표적으로 많이 사용되는 브랜드를 기반으로 구성되었으나, 국산 및 외산 / 저가 및 고가 등 구성품등이 다양하므로, 외형이 다르다고 해서 동작상태가 변하는 것은 아니니 명칭을 잘 기억해 두도록 하자.

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계기신호 3~15 psi, 4~20mA에 대해 알아보자.

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Positioner(포지셔너)는 무엇인가?

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